Фазовый дискриминатор

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ п 809482(22) Заявлено 30. 10. 78 (21) 2679109/18-09с присоединением заявки Ко(51)М, Кд.з Н 03 0 13/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(088:8) Дата опубликования описания 28. 02. 81 аявитель(54) ФАЗОИ 4 И ДИСКРИМИНАТОР Изобретение относится к системамчислового программного управления,например, металлорежущими станкамис цифровым управлением, и может найти применение в регулируемых и следящих системах с импульсными и фазовымидатчиками положения.Известен Фазовый дискриминатор,содержащий первый и второй триггеры,два ключа, инвертор, фильтр и элемент И-НЕ, причем инверсные выходытриггеров соединены с управляющимивходами соответствующих ключей, сигнальные входы которых объединеныи соединены с источником постоянного тока, а выходы ключей (одногонепосредственно, а другого через инвертор ) соединены со входами фильтра (13,Однако такой фазовый дискриминатор 20сложен и обладает недостаточным диапазоном линейного измерения Фазовогорассогласования.Цель изобретения - упрощение устройства и расширение диапазона линейного измерения фазового рассогласования.Поставлнная цель достигается тем,что в фазовый дискриминатор, содержащий первый и второй триггеры, два 30 ключа, инвертор, фильтр и элементИ-НЕ, причем инверсные выходы триггеров соединены с управляющими входами соответствующих ключей, сигнальныевходы которых объединены и соединеныс источником постоянного тока, а выходы ключей (одного непосредственно,а другого через инвертор ) соединенысо входами фильтра, введены последовательно соединенные блок измерения фазового рассогласования, равного и 2%(где и = 1,2,3 ), реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразовательи сумматор, а также третий и четвертый триггеры и дополнительный элементИ-НЕ, причем первый и второй триггерывыполнены в виде Э-К триггеров с логикой "ЗИ" на входах 3 и К, при этоминверсный выход первого триггера соединен с первым Э-входом второго триггера, инверсный выход которого соединен с первым Э-входом первого триггера, второй 3-вход .которого соединен с первым и вторым К-входами второго триггера, с первым входом блокаизмерения Фазового рассогласованияи является первым входом фазовогодискриминатора, а второй 3-вход второго триггера соединен с первым ивторым К" входами первого триггера,совторыМ входом блока измерения Фазового,рассогласования и является вторым входом Фазового дискриминатора,выход реверсивного счетчика соединенс объединенными первыми входами элементов И-НЕ и с первыми В-входамитретьего и четвертого триггеров,прямые выходы первого и второго триггеров соединены со вторыми входамисоответствующих элементов И-НЕ, вы.ходы которых соединены с 5-входамитретьего и четвертого триггеров,прямые выходы которых соединены соответственно со вторым и третьим входами цифроаналогового преобразователя, причем инверсный выход третьеготриггера соединен со вторым й-вхо-. 15дом четвертого триггера и третьиьщ3 и К-входами второго триггера, аинверсный выход четвертого триггера соединен со вторым В-входом третьего триггера и с третьим 3 и К-нхо- Одами первого триггера, при этом выход Фильтра соединен со вторым входомсумматора,На фиг.1 приведена структурнаяэлектрическая схема предлагаемого 5фазоного дискриминатора, "на фиг.2 и3 - эпюры напряжений, поясняющие егоработу.Фазовый дискриминатор содержитпервый 1 и второй 2 триггеры, дваключа 3 и 4, инвертор 5, фильтр б,элемент 7 И-НЕ,блок 8 измерения Фазового рассогласования, реверсивныйсчетчик 9, цифроаналоговый преобразователь 10 (ЦАП) , сумматор 11,третий 12 и четвертый 13 триггеры,дополнительный элемент 14 И-НЕ.Ключ 3 подключен к источнику 15 постоянного тока, Блок 8 содержит триггер 16 и два элемента 17 и 18 совпадения. 40Устройство работает следующимобразом.В исходном состоянии на инверсныхвыходах триггеров 1,2,12 и 13 присутствует "1", на прямых выходахтриггеров 12 и 13 и на выходе ревер-сивного счетчика 9 - "О", ключи 3и 4 закрыты, выходные напряженияфильтра б, цифроаналогового преобразователя 10 и сумматора 11 равны О.При появлении фазового рассогласования между импульсами на первом1 оф втором 1 ос входах устройства (например, 1 оопережает 1 ос) первым жеимпульсом 1 отриггер 1 переключится, 55а на его инверсном выходе появляется"0". Этим же импульсом по входу Кподтверждается исходное состояниетриггера 2. При появлении "0" ключ 3замыкается,и фильтр б подключается к щисточнику 15 постоянного тока, навыходе фильтра б появляется напряжение. При появлении импульсатриггер 1 возвращается в исходноесостояние, а ключ 3 размыкается. Им- у пульс ос на состояние триггера 2 неоказывает воздействия, так как наодном из его нходон 3 , связанномс выходом триггера 1, присутствует"0". Учитывая, что триггеры 1 и 2с 3-К-входами реагируют на задниефронты управлянюцих импульсов Го иГо , импульс сос возвратит триггер1 н исходное состояние, не оказываядействия на триггер 2,Если теперь снова появится импульс Фос ( с ос опережает 1 о ), тотриггер 2 переключится, ключ 4 замкнется и на выходе фильтра б появитсянапряжение обратного знака.При рассогласованиях У( Ф Х/ навыходе реверсивного счетчика 9 присутствует "О" на выходах элементов7 и 14 И-НЕ и инверсных выходахтриггеров 12 и 13 поддерживается "1",а на их прямых выходах - "0".При рассогласовании более + 2 т( вступают в работу блок 8 измерения фазового рассогласования, ренерсивныйсчетчик 9 и цифроаналоговый преобразователь 10.В основу построения блока 14 заложен известный эффект изменения частоты выходного напряжения датчика обратной связи при его вращении (движении для линейных датчиков).Частота выходного напряжения датчика связана с частотой ео питающегонапряжения соотношениеми ос = и+ -60 с где и - скорость вращения датчика, об/мин, или скорость его перемещения мм/мин;с - шаг датчика, мм (для кругового датчика с = 1).При наличии рассогласования больше чем , например +2(движение в "+" на фиг.2 б ), первым же импульсом триггер 16 устанавлиуается по выходу Я в "1", а при появлении второго импульса 1 н (до появления Гос ) на выходе элемента 17 совпадения появляется импульс + 1 оЮ, цена которого равна фазовому рассогласованию +2 Цфиг.2 а) .Иэ Фиг.2 б видно, что импульс, соответствующий +2 Л при движении в направлении "плюс" появляется тогда, когда два импульса частотой со располагаются между двумя импульсами частотой 1 осИ наоборот, импульс, соответствующий - 2 Кпри движении н направлении "минус", появляется тогда, когда два импульса частотой 1 ос располагаются между двумя импульсами частотой Го . Импульсы 1 об поступают на входы реверсивного счетчика 9. При поступлении хотя бы одного импульсана выходе реверсивного счетчика 9 появляется "1". Элемент 7 И-НЕ открывается (при опережении 10)и триггер 12 переключается, на его прямом выходе появляется "1", а на выходе цифроаналогового преобразователя, 10 напряжение, пропорциональное +21 Г. Выходные характеристики фильтра 6,цифроаналогового преобразователя 10 и сумматора 11 представлены соответственнона фиг,За,б и в). Появление "0" на инверсном выходе ) триггера 12 блокирует триггер 2 по третьим входам Э и К. Эта связь обеспечивает изменение выходного напряжения фильтра 6 при уменьшении фазового рассогласования. Одновременно сигналом "0" по инвер- сному выходу триггера 12 удерживает ся триггер 13 в состоянии "1" по его инверсному выходу.При уменьшении рассогласования в пределах +21 Г на выходе реверсивного счетчика 9 появляется "О",триг гер 12 устанавливается в исходное состояние. На выходе ЦАП 10 выходное напряжение становится равным О.При рассогласовании другого знака переключается триггер 13, на его 25 прямом выходе появляется "1", а на инверсном - "0". На выходе ЦАП 10 появляется отрицательное напряжение, а триггер 1 блокируется по входам З-К.Формула изобретенияФазовый дискриминатор, содержащий первый и второй триггеры, два ключа, инвертор, фильтр и элемент И-НЕ,причем инверсные выходы триггеров соединены с управляюшими входами соответствующих ключей, сигнальные входы которых объединены и соединены с ис точником постоянного тока, а выходы ключей ( одного непосредственно, а другого через инвертор ) соединены со входами фильтра, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью УпрощенИя 45 устройства и расширения диапазона линейного измерения фазового рассогласования, в него введены последовательно соединенные блок измеренияфазового рассогласования, равногоИ2)Г(где и = 1,2,3, ), реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и сумматор, а также третий и четвертый триггеры и дополнительный элемент И-НЕ, причем первыйи второй триггеры выполнены в видеЭ-К триггеров с логикой "ЗИ" на входах 3 и К, при этом инверсивный выход первого триггера соединен с первым 3 - входом второго триггера,инверсный выход которого соединен спервым 3 -входом первого триггера,второй Э -вход которого соединен спервым и вторым К-входами второготриггера, с первым входом блока измерения фазового рассогласованияи является первым входом фазовогодискриминатора, а второй 3 -входвторого триггера соединен с первыми вторым К-входами первого триггера, со вторым входом блока измерения фазового рассогласования и является вторым входом фазового дискриминатора, выход реверсивногосчетчика соединен с объединеннымипервыми входами элементов И-НЕ и спервыми Й -входами третьего и четвертого триггеров, прямые выходы первого и второго триггеров соединенысо вторыми входами соответствующих элементов И-НЕ, выходы которыхсоединены с Ь -входами третьего ичетвертого триггеров, прямые выходыкоторых соединены соответственно совторым и третьим входами цифроанало. -гового преобразователя, причем инверсный выход третьего триггера соединен со вторым Р -входом четвертоготриггера и третьими Э и К входамигвторого триггера, а инверсный выходчетвертого триггера соединен со вторым Й -входом третьего триггера ис третьими Э и К-входами первоготриггера, при этом выход фильтра соединен со вторым входом сумматора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3469198,кл. Н ОЗ О 3/18, опублик. 23.09.69.809482 Составитель В. ЛякишевПчелинская Техред С.Мигунова Корректор О Реда кт исно Заказ/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна 54/74 ТирВНИИПИ Государственногопо делам изобрет113035, Москва, Ж,999 П комитета СССР ий и открытий ушская наб., д